物理人教版（2019）必修第三册11.3 实验：导体电阻率的测量（共37张ppt）

(共37张PPT)
第十一章 电路及其应用
第3节 实验：导体电阻率的测量（1）
游标卡尺
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
游标尺
主尺
外测量爪
深度尺
内测量爪
被测球体
紧固螺钉
可测：管状物体的内径
可测：筒状物的深度
圆柱体的外径
物体的长度
物体的厚度
可测
——刻数原理（以十分度为例）
主尺：
游标尺：
0
1
0
10
cm
10mm
9mm
1mm
0.9mm
游标卡尺
“错位”的设计实现了“放大“的功能
比如这是一场接力赛跑：
——刻数原理（以十分度为例）
主尺：
游标尺：
0
1
0
10
cm
10mm
9mm
1mm
0.9mm
游标卡尺
“错位”的设计实现了“放大“的功能
整数（主尺）读数（mm）：
小数（游标尺）读数（mm）：
（看游标尺零位的左侧数值）
0
1
0
10
cm
思考：主尺和游标尺的刻度依次相差多少呢？
0.1mm
2mm
1.8mm
3mm
2.7mm
5mm
4.5mm
8mm
7.2mm
主尺：
游标尺：
整数（主尺）读数（mm）：
小数（游标尺）读数（mm）：
（看游标尺零位的左侧数值）
+
游标卡尺
——刻数原理（以十分度为例）
只有第7条刻度线与主尺上的刻度线重合
cm
3
0
10
27mm
主尺：
游标尺：
读数 =
整数（主尺）（mm）
+
小数（游标尺）（mm）
L =
27mm
+
0.7 mm
= 27.7mm
——读数方法（以十分度为例）
游标卡尺
主尺：
游标尺：
cm
2
10
0
0mm
20mm
3
读数 =
整数（主尺）（mm）
+
小数（游标尺）（mm）
L =
20mm
+
0.0 mm
= 20.0mm
——读数方法（以十分度为例）
游标卡尺
L（mm）= 主尺（mm）+ 精度×第n条
L1 = 11mm +
L2 = 10mm +
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
4
= 11.4mm
0.1 ×
15
= 10.30mm
0.02 ×
两零线间的距离
——读数方法
游标卡尺
0
5
10
0
1
0
10
20
0
1
2
3
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
常见卡尺
10分度
50分度
20分度
精度
0.1mm
精度
0.05mm
精度
0.02mm
（不估读）
螺旋测微器
螺旋测微器的精密螺纹的螺距是0.5mm，可动刻度有50个等分刻度，可动刻度旋转一周，测微螺杆可前进或后退0.5mm，因此旋转每个小分度，相当于测微螺杆前进或后退这0.5/50=0.01mm
——刻数原理
螺旋测微器
固定刻度
（mm）
可动刻度
（mm）
半刻度
1. 先读固定刻度，
若半刻度线已露出，记作0.5mm；若半刻度线未露出，记作 0.0mm
2. 再读可动刻度（注意估读），记作n×0.01mm
3. 最终读数结果为：
整刻度
+
半刻度
+
可动刻度
——读数方法
螺旋测微器
（估读）
——练习读数
1.783 mm
1.780 mm
0.260 mm
4.700 mm
螺旋测微器
同学们，下课！
第十一章 电路及其应用
第3节 实验：导体电阻率的测量（2）
实验五步曲
1. 实验目的 + 原理
2. 实验仪器及电路
3. 实验步骤 + 注意事项
4. 数据处理
5. 误差 + 结论
金属丝电阻率的测量
螺旋测微器
毫米刻度尺
伏安法测电阻
电流表
电压表
1. 实验目的 + 原理
2. 实验仪器及电路
（一）测定电阻丝的直径
用螺旋测微器在被测电阻丝上的三个不同位置各测一次直径，求出平均值d
次数 1 2 3 平均值
直径d/mm
长度l/cm
（二）测定电阻丝的长度
用毫米刻度尺以尺的不同刻度为起点进行多次测量，求出平均值l
3. 实验步骤 + 注意事项
（三）测定电阻丝的电阻
1. 连接好电路，接线时开关断开
次数 1 2 3 4 5 6 7
电压U/V
电流I/A
3. 闭合开关，改变滑动变阻器滑片位置，读出电压表、电流表的示数
室温t = ℃
2. 开关闭和前，将滑动变阻器调到电阻丝为0的位置
4. 描点做出U-I图像，利用图像求得电阻R = Ω
3. 实验步骤 + 注意事项
（四）测定电阻丝的电阻率
1. 将直径d、长度l、电阻R代入电阻率公式
3. 实验完毕，拆除线路，整理好实验器材
2. 读出室温，填入表格
3. 实验步骤 + 注意事项
4. 数据处理
当温度为 ℃时，该电阻丝的电阻率ρ =
从书本的数据中查得，该电阻丝的材料可能是
1. 金属丝的横截面积是利用直径计算而得，直径的测量会造成误差
2. 伏安法测量金属丝的电阻时，由于采用的是电流表外接法，测量值小于真实值，
使电阻率的测量值偏小
3. 金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等会带来偶然误差
4. 由于金属丝通电后发热升温，会使金属丝的电阻率变大，造成误差
结论：
误差：
5. 误差 + 结论
同学们，下课！
第十一章 电路及其应用
第3节 实验：导体电阻率的测量（3）
①电流表接在电压表两接线柱外侧，叫“外接法”
②电流表接在电压表两接线柱内侧，叫“内接法”
A
V
Rx
A
V
Rx
因为电流表、电压表分别有分压、分流作用，所以两种方法测电阻都有误差
伏安法测金属丝的电阻
测量小电阻，即 情况下使用
误差来源于电压表的分流，分流越小，误差越小
——误差分析
电流表示数：
①电流表外接法
电压表示数：
误差：
U测 = U真
I测 > I真
减少误差的方法：
<
A
V
Rx
测量值偏小
测量值的计算方法：
真实值的计算方法：将电流表、电压表看成电阻（RV已知时），用欧姆定律计算
电流表内外接
= Rg + R0
RV
测量大电阻，即 情况下使用
误差来源于电流表的分压，分压越小，误差越小
电流表示数：
②电流表内接法
电压表示数：
误差：
U测 > U真
I测 = I真
减少误差的方法：
>
测量值偏大
测量值的计算方法：
真实值的计算方法：将电流表、电压表看成电阻（RA已知时），用欧姆定律计算
A
V
Rx
——误差分析
电流表内外接
=
RA
当时，外接法
①直接比较法：
②阻值比值法：
当R RV时，外接法
当R RA时，内接法
③临界值比较法：
当时，外接法
当时，内接法
当时，内接法
<<
>>
——电路选择
A
V
Rx
外接法
A
V
Rx
内接法
例：R约5Ω
RV1 = 3kΩ；RA1 = 0.125Ω
RV2 = 3kΩ；RA2 = 0.005Ω
电流表内外接
滑动变阻器结构
思考1：滑动变阻器的接线方法是什么？
R
A
B
C
D
P
一上一下接法
思考3：将A、B接入电路中时，电阻为多大？
滑动变阻器最大值
思考4：将C、D接入电路中时，电阻为多大？
约为0
思考2：滑片P能接线吗？
不能
A
B
滑动变阻器接法
——限流式接法
将滑动变阻器串联接入电路中：
Rx
R
U
Ux
思考1：若要使电压Ux调节范围增大，R与Rx要满足什么条件？
电压不能从0开始，调节范围小；但滑动变阻器耗电较少，比较节能
R在最左端：
R在最右端：
Ux范围：
R >> Rx
思考2：R << Rx会出现什么问题？
调节范围太小
选择：一般R与Rx差不多大时选限流式接法
特点：
选择：若要求①调节范围尽量大
②电压从0开始变化
③R << Rx 选分压式接法
A
B
C
D
——分压式接法
将滑动变阻器并联接入电路中：
Rx
R
U
R在最左端：
R在最右端：
Ux范围：
0
Ux
思考：若R >> Rx实际操作会带来什么问题？
滑动变阻器接法
假设被测电阻Rx=10Ω，滑动变阻器最大阻值为1000Ω，接入电路中的电流表、电压表和电源都视为理想的。若滑片向右滑动10％，会如何？
特点：
电压可以0~U变化，调节范围大
例1. 某电阻额定电压为3V（阻值大约为10Ω）。为测量其阻值，实验室提供了下列可选用的器材:
A. 电流表A1（量程0~300mA，内阻约1Ω）
B. 电流表A2（量程0~0.6A，内阻约0.3Ω）
C. 电压表V1（量程0~3.0V，内阻约3kΩ）
D. 电压表V2（量程0~15.0V，内阻约15kΩ）
E. 滑动变阻器R1（最大阻值为10Ω）
F. 滑动变阻器R2（最大阻值为1kΩ）
G. 电源E(电源电压4V)
H. 开关、导线若干
（1）为了尽可能提高测量准确度，应选择的器材为（填器材前面的字母）：电流表：　　　　，
电压表：　　　 　，滑动变阻器：　　 　　；
（2）在画出该实验电路图；
（3）如图给出了完成该实验所需的器材，请用笔画
线代替导线将它们连成实验电路。
A
C
E
同学们，下课！